專利名稱：增強(qiáng)有源射頻識(shí)別系統(tǒng)信息安全與兼容性的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有源射頻識(shí)別(RFID)系統(tǒng)，特別涉及一種增強(qiáng)有源射頻識(shí)別標(biāo) 簽和讀寫(xiě)器的信息安全與兼容性的方法，以及具有嵌入智能卡/智能卡芯片的有源射 頻識(shí)別標(biāo)簽和讀寫(xiě)器。
背景技術(shù)：
射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification)簡(jiǎn)稱為RFID，是一種利用射頻技 術(shù)實(shí)現(xiàn)的非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電子標(biāo)簽的快速讀寫(xiě)，具有體積小、 形狀多樣、使用壽命長(zhǎng)、可重復(fù)使用、存儲(chǔ)容量大、能穿透非導(dǎo)電性材料等優(yōu)點(diǎn)，并 且可以實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)識(shí)別和移動(dòng)目標(biāo)識(shí)別，通過(guò)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)全球范圍 內(nèi)物品的跟蹤與信息的共享。射頻識(shí)別目前正在逐漸被廣泛應(yīng)用于人員識(shí)別與跟蹤， 以及生產(chǎn)、物流、交通、運(yùn)輸、醫(yī)療、防偽、跟蹤、物資管理等需要收集和處理數(shù)據(jù) 并進(jìn)行控制和處理的各種領(lǐng)域。射頻識(shí)別標(biāo)簽根據(jù)能量供給方式的不同分為無(wú)源射頻識(shí)別標(biāo)簽和有源射頻識(shí)別 標(biāo)簽。無(wú)源射頻識(shí)別標(biāo)簽沒(méi)有自帶電源，其能量來(lái)源于讀取設(shè)備發(fā)出的電磁信號(hào)在其 天線上產(chǎn)生的電勢(shì)差，即從讀取設(shè)備的天線發(fā)出的射頻能量中獲取工作所需要的電 能， 一般由一個(gè)射頻識(shí)別專用芯片和具有天線功能電感線圈構(gòu)成，這種無(wú)源電子標(biāo)簽 產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)是成本低，使用方便，缺點(diǎn)是識(shí)別距離較近， 一般為10cm-5m。有源射頻 識(shí)別標(biāo)簽?zāi)芰坑蓸?biāo)簽所附帶的電池提供， 一般由天線、射頻模塊、單片機(jī)和存儲(chǔ)單元 構(gòu)成，工作頻率一般為433.92MHz、 862-928MHz、 2.45GHz禾n 5.8GHz，具有較遠(yuǎn) 的讀寫(xiě)距離， 一般可以到達(dá)10-200m。現(xiàn)有射頻識(shí)別系統(tǒng)主要由標(biāo)簽和讀寫(xiě)器組成，其中標(biāo)簽主要由天線、射頻模塊、 智能卡模塊、控制處理單片機(jī)、存儲(chǔ)單元及電池組成；其中讀寫(xiě)器主要由控制處理單 元、射頻通信模塊、天線及相關(guān)外部接口組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽的讀寫(xiě)操作與信息通信。有源射頻識(shí)別系統(tǒng)一般由射頻識(shí)別讀寫(xiě)器和有源射頻識(shí)別標(biāo)簽組成，讀寫(xiě)器根據(jù) 不同類(lèi)型的標(biāo)簽(單發(fā)型、單收型、收發(fā)型)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的射頻信息通信操作(讀數(shù)據(jù)、 寫(xiě)數(shù)據(jù)、讀寫(xiě)數(shù)據(jù))，并且能與主系統(tǒng)進(jìn)行信息交互。讀寫(xiě)器一般包括控制處理單元、
射頻通信模塊、天線及相關(guān)外部接口等，實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽的讀寫(xiě)操作與信息通信。根據(jù)有 源射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作特點(diǎn)，現(xiàn)有的有源射頻識(shí)別系統(tǒng)的通信安全存在以下問(wèn)題
1. 射頻通信中信息的安全問(wèn)題——在標(biāo)簽傳輸數(shù)據(jù)給讀寫(xiě)器，或者讀寫(xiě)器質(zhì)詢 標(biāo)簽時(shí)，由于標(biāo)簽計(jì)算能力弱，無(wú)法進(jìn)行復(fù)雜加密，通過(guò)無(wú)線射頻電波進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳 輸只能是明文或簡(jiǎn)單加密的。在這種通信中，數(shù)據(jù)的安全性是脆弱的，較容易讓非授 權(quán)的讀寫(xiě)器截取數(shù)據(jù)、第三方阻塞或者欺騙數(shù)據(jù)通信、非法向標(biāo)簽發(fā)送數(shù)據(jù)等。2. 標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)安全問(wèn)題——通常每個(gè)標(biāo)簽包含一個(gè)ID和信息，其一般存儲(chǔ)在 一個(gè)普通的存儲(chǔ)器芯片內(nèi)，其沒(méi)有相關(guān)的存儲(chǔ)安全性技術(shù)保障，容易通過(guò)非授權(quán)的讀 寫(xiě)器或其它手段讀寫(xiě)標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行改寫(xiě)或刪除。
3. 讀寫(xiě)器中的數(shù)據(jù)安全問(wèn)題——數(shù)據(jù)從標(biāo)簽中讀取到讀寫(xiě)器中后，在發(fā)送到后 端系統(tǒng)之前，讀寫(xiě)器一般要進(jìn)行一些初步存儲(chǔ)處理，其沒(méi)有相關(guān)的存儲(chǔ)安全性技術(shù)保 障，容易通過(guò)非授權(quán)手段將讀寫(xiě)器內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行改寫(xiě)或刪除。
4. 讀寫(xiě)器的兼容性問(wèn)題——對(duì)于目前現(xiàn)有的有源射頻系統(tǒng)識(shí)別而言，從標(biāo)簽中 讀取數(shù)據(jù)需要有特殊的讀寫(xiě)器設(shè)備；讀寫(xiě)器與標(biāo)簽的數(shù)據(jù)通信協(xié)議都是廠家自己定義 的，沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。這就意味著不同廠家或不同型號(hào)的有源射頻識(shí)別標(biāo)簽需要分別 對(duì)應(yīng)相應(yīng)的讀寫(xiě)器設(shè)備，而且通信協(xié)議也是相互不同的。因此在有源射頻識(shí)別系統(tǒng)安 裝和升級(jí)時(shí)，很難做到與現(xiàn)有系統(tǒng)兼容，導(dǎo)致了系統(tǒng)成本的提高。
如上述現(xiàn)有的有源射頻識(shí)別產(chǎn)品，雖然具有較大的讀寫(xiě)距離，但存在較大的安全 隱患，信息安全機(jī)制差，系統(tǒng)兼容性低等缺點(diǎn)。這些缺點(diǎn)嚴(yán)重的限制了該類(lèi)產(chǎn)品在需 要有較高信息安全等級(jí)，較高兼容性要求的場(chǎng)合的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是增強(qiáng)有源射頻識(shí)別系統(tǒng)的信息安全性與兼容性，進(jìn)一步增強(qiáng)標(biāo)簽 與讀寫(xiě)器之間的無(wú)線射頻數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性和兼容性，從而使有源射頻識(shí) 別產(chǎn)品具有較高的信息安全機(jī)制，可以在識(shí)別、跟蹤和管理以及需要有較高信息安全等級(jí)的場(chǎng)合應(yīng)用；同時(shí)射頻識(shí)別標(biāo)簽與讀寫(xiě)器具有標(biāo)準(zhǔn)、靈活的數(shù)據(jù)接口，從而提高 系統(tǒng)的兼容性。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種在現(xiàn)有的射頻識(shí)別系統(tǒng)基礎(chǔ)上嵌入高安全性、 高兼容性、可重用性好、低成本的智能卡模塊的方法，以及采用這種方法制造的智能 化標(biāo)簽、讀寫(xiě)器和射頻識(shí)別系統(tǒng)。具體說(shuō)明如下
一、本發(fā)明的增強(qiáng)有源射頻識(shí)別系統(tǒng)信息安全與兼容性的方法是通過(guò)在所述的現(xiàn) 有的標(biāo)簽或讀寫(xiě)器中嵌入智能卡模塊，智能卡模塊一般可以通過(guò)IS07816標(biāo)準(zhǔn)接口同 標(biāo)簽或讀寫(xiě)器的控制處理單片機(jī)進(jìn)行電氣連接，使智能卡模塊成為標(biāo)簽或讀寫(xiě)器內(nèi)部 安全的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、數(shù)據(jù)加密與解密、認(rèn)證算法等安全功能的載體。當(dāng)所述的標(biāo)簽 或讀寫(xiě)器通過(guò)IS07816標(biāo)準(zhǔn)的接口對(duì)智能卡模塊內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行存取操作，必須要通過(guò) 認(rèn)證算法和密鑰等安全手段檢測(cè)，只能在有效的授權(quán)下進(jìn)行授權(quán)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)操作， 在非法授權(quán)和授權(quán)范圍外都無(wú)法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，從而有效地增強(qiáng)了有源射頻識(shí)別系 統(tǒng)標(biāo)簽和讀寫(xiě)器的信息安全性；當(dāng)所述的標(biāo)簽與讀寫(xiě)器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，無(wú)論在標(biāo)簽 傳輸數(shù)據(jù)給讀寫(xiě)器，或者讀寫(xiě)器質(zhì)詢標(biāo)簽時(shí)，通過(guò)無(wú)線射頻電波進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)都是通 過(guò)內(nèi)部的智能卡模塊進(jìn)行對(duì)稱性加密算法或非對(duì)稱性加密算法過(guò)的密文數(shù)據(jù)，標(biāo)簽或 讀寫(xiě)器在收到密文后，再將數(shù)據(jù)通過(guò)智能卡模塊進(jìn)行相應(yīng)認(rèn)證和密鑰算法進(jìn)行解密與 儲(chǔ)存，在無(wú)線射頻通信中，非授權(quán)的讀寫(xiě)器很難截取密文數(shù)據(jù)、第三方很難阻塞或者 欺騙數(shù)據(jù)通信及非法向標(biāo)簽發(fā)送數(shù)據(jù)，從而有效地增強(qiáng)了有源射頻識(shí)別系統(tǒng)標(biāo)簽和讀 寫(xiě)器的信息通信的安全性。與此同時(shí)，智能卡模塊提供與智能IC卡讀寫(xiě)器的數(shù)據(jù)接口，可以提供帶接觸面 的接口與IC卡讀寫(xiě)器進(jìn)行接觸式數(shù)據(jù)讀寫(xiě)或者可以通過(guò)耦合天線與IC卡讀寫(xiě)器進(jìn)行 非接觸式的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)，從而有效的增強(qiáng)了有源射頻識(shí)別系統(tǒng)標(biāo)簽與讀寫(xiě)器的兼容性。其中，所述的智能卡模塊是將一個(gè)帶有微處理器和存儲(chǔ)器等功能的集成電路模 塊，也即智能卡或智能卡芯片，具有存儲(chǔ)、加密及數(shù)據(jù)處理能力，具有良好信息安全 性。智能卡模塊根據(jù)裝載芯片類(lèi)型的不同、信息通訊方式的不同，又可以分為存儲(chǔ)式 卡片和微處理器卡片以及接觸式卡片、非接觸式卡片和雙界面卡片等，本發(fā)明采用的 智能卡模塊主要是帶有數(shù)據(jù)加密攜微處理器的接觸式或雙界面智能卡或智能卡芯片。 智能卡模塊可以被智能IC卡讀寫(xiě)器進(jìn)行初始化并寫(xiě)入或者讀出智能卡或智能卡芯片 內(nèi)的信息。智能卡模塊被初始化后，可以將其存儲(chǔ)單元分為標(biāo)識(shí)區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)等。二、本發(fā)明的增強(qiáng)有源射頻識(shí)別系統(tǒng)信息安全與兼容性的方法，其特征在于包括如下流程1)智能卡模塊通過(guò)卡座的方式內(nèi)嵌于智能標(biāo)簽或讀寫(xiě)器內(nèi)部，智能卡模塊可以從智 能標(biāo)簽或讀寫(xiě)器中取出或者插入，智能卡模塊也可以釆用一次性焊接的方式，通過(guò)焊盤(pán)固化在智能標(biāo)簽內(nèi)部； 2) 智能卡模塊被其讀寫(xiě)器進(jìn)行初始化，將其分為標(biāo)識(shí)區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)，并且將標(biāo)識(shí)信息 寫(xiě)入智能卡模塊的標(biāo)識(shí)區(qū)；3) 智能標(biāo)簽或讀寫(xiě)器的單片機(jī)通過(guò)卡座或者焊盤(pán)與智能卡模塊相連，通過(guò)IS07816 標(biāo)準(zhǔn)接口和相應(yīng)的權(quán)限和密鑰可以讀取智能卡模塊內(nèi)的標(biāo)識(shí)信息，并將該標(biāo)識(shí)信息作 為智能標(biāo)簽或讀寫(xiě)器的標(biāo)識(shí)信息；4) 智能標(biāo)簽和讀寫(xiě)器通過(guò)射頻模塊單元可以相互通信，其無(wú)線射頻電波中傳輸?shù)臄?shù) 據(jù)都是通過(guò)內(nèi)部的智能卡模塊加密的密文數(shù)據(jù)，接收方收到的數(shù)據(jù)密文必須通過(guò)智能 卡模塊進(jìn)行相應(yīng)認(rèn)證和密鑰算法進(jìn)行解密與儲(chǔ)存；5) 智能標(biāo)簽通過(guò)鍵盤(pán)輸入單元和液晶屏顯示單元可以與讀卡器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互通信， 實(shí)現(xiàn)智能標(biāo)簽與讀卡器間的實(shí)時(shí)交互控制和交互數(shù)據(jù)傳輸功能；6) 智能標(biāo)簽通過(guò)鍵盤(pán)輸入單元和液晶屏顯示單元也可以通過(guò)權(quán)限設(shè)定來(lái)讀取和寫(xiě)入 智能標(biāo)簽內(nèi)的特定信息；7) 智能標(biāo)簽或讀寫(xiě)器的單片機(jī)控制處理單元通過(guò)IS07816標(biāo)準(zhǔn)接口把步驟(4)中的數(shù) 據(jù)寫(xiě)入智能卡模塊的數(shù)據(jù)區(qū)域中；8) 通過(guò)智能卡讀寫(xiě)器讀取標(biāo)簽或讀寫(xiě)器內(nèi)的智能卡模塊中數(shù)據(jù)區(qū)域里記錄的過(guò)程數(shù) 據(jù)，或通過(guò)讀寫(xiě)器的通信接口將其智能卡模塊的數(shù)據(jù)上傳給數(shù)據(jù)管理計(jì)算機(jī)，這種方 式可以實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)與智能IC卡讀寫(xiě)設(shè)備的兼容；三、本發(fā)明還涉及一種使用上述方法的有源射頻識(shí)別系統(tǒng)，其包括具有智能卡模 塊的標(biāo)簽和具有智能卡模塊的讀寫(xiě)器，所述標(biāo)簽與所述讀寫(xiě)器可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離的射頻 通信。其中，所述的智能卡模塊是智能卡或智能卡芯片。其中，本發(fā)明的智能化標(biāo)簽包括單片機(jī)控制處理單元、射頻模塊、天線單元、卡 座或焊盤(pán)、智能卡或智能卡芯片、鍵盤(pán)輸入單元、液晶屏顯示單元和電池。其中，所述的智能卡或智能卡芯片是帶有數(shù)據(jù)加密微處理器的雙界面或單界面接 觸式智能卡模塊。智能卡模塊可以被智能卡讀寫(xiě)器通過(guò)接觸或者非接觸的方式進(jìn)行初 始化并寫(xiě)入或者讀出智能卡模塊內(nèi)的信息。智能卡模塊被初始化后，可以將其存儲(chǔ)單 元分為標(biāo)識(shí)區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)等。標(biāo)識(shí)區(qū)存入標(biāo)簽編碼或基本信息是只讀數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)區(qū)存入 智能標(biāo)簽使用中的過(guò)程數(shù)據(jù)是讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，如標(biāo)簽本身的操作數(shù)據(jù)，與讀寫(xiě)器的通信數(shù) 據(jù)等。該智能卡模塊可以通過(guò)卡座與單片機(jī)控制處理單元電氣連接，也可以通過(guò)焊盤(pán) 將智能卡模塊直接進(jìn)行電連接。單片機(jī)與智能卡模塊電氣連接后可以通過(guò)IS07816標(biāo) 準(zhǔn)的接口對(duì)智能卡模塊內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行存取操作，必須要通過(guò)認(rèn)證算法和密鑰等安全手段檢測(cè)，只能在有效的授權(quán)下進(jìn)行授權(quán)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)操作。為提高智能標(biāo)簽的安全性， 可以通過(guò)不同級(jí)別密鑰的方式設(shè)定單片機(jī)對(duì)智能卡模塊的標(biāo)識(shí)區(qū)只能進(jìn)行只讀操 作、對(duì)數(shù)據(jù)區(qū)進(jìn)行讀寫(xiě)操作等。在標(biāo)簽與讀寫(xiě)器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，標(biāo)簽發(fā)送的無(wú)線射 頻電波中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都是通過(guò)內(nèi)部的智能卡模塊進(jìn)行對(duì)稱性加密算法或非對(duì)稱性加 密算法過(guò)的密文數(shù)據(jù)，標(biāo)簽在收到的無(wú)線射頻電波中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)密文可以通過(guò)智能卡 模塊進(jìn)行相應(yīng)認(rèn)證和密鑰算法進(jìn)行解密與儲(chǔ)存，從而有效地增強(qiáng)了標(biāo)簽的信息存儲(chǔ)與 通信安全性。標(biāo)簽的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)可以完全兼容IC卡讀寫(xiě)器的接觸式或非接觸試的讀寫(xiě)操作，從而有效的增強(qiáng)了整體系統(tǒng)的兼容性。其中所述的鍵盤(pán)輸入單元和液晶屏顯示單元分別與單片機(jī)控制處理單元相連。通 過(guò)鍵盤(pán)可以實(shí)現(xiàn)輸入功能，通過(guò)液晶屏可以實(shí)現(xiàn)顯示功能。其中所述的射頻模塊與單片機(jī)控制處理單元相連。智能標(biāo)簽通過(guò)射頻模塊與遠(yuǎn)距離射頻讀寫(xiě)器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。無(wú)線通信采用的工作頻段可以為ISM頻段，即315MHz， 或434MHz，或915MHz，或2.4GHz，或5.8GHz。其中，本發(fā)明的讀寫(xiě)器包括單片機(jī)控制處理單元、射頻模塊、天線單元、卡座或 焊盤(pán)、智能卡或智能卡芯片、通信接口和電源模塊。其中所述的智能卡或智能卡芯片是帶有數(shù)據(jù)加密微處理器的雙界面或單界面接 觸式智能卡模塊。智能卡模塊可以被智能卡讀寫(xiě)器進(jìn)行初始化并寫(xiě)入或者讀出智能卡 模塊內(nèi)的信息，其在讀寫(xiě)器操作過(guò)程中主要實(shí)現(xiàn)授權(quán)認(rèn)證和數(shù)據(jù)的加密與解密。該智 能卡模塊可以通過(guò)卡座與單片機(jī)控制處理單元電氣連接，也可以通過(guò)焊盤(pán)將智能卡模 塊直接進(jìn)行電連接。單片機(jī)與智能卡模塊電氣連接后可以通過(guò)IS07816標(biāo)準(zhǔn)的接口對(duì) 智能卡模塊內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行存取操作，必須要通過(guò)認(rèn)證算法和密鑰等安全手段檢測(cè)，只 能在有效的授權(quán)下進(jìn)行授權(quán)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)操作。為提高智能讀寫(xiě)器的安全性，在讀寫(xiě) 器與標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，讀寫(xiě)器發(fā)送的無(wú)線射頻電波中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都是通過(guò)內(nèi)部的 智能卡模塊進(jìn)行對(duì)稱性加密算法或非對(duì)稱性加密算法過(guò)的密文數(shù)據(jù)，讀寫(xiě)器在收到的 無(wú)線射頻電波中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)密文可以通過(guò)智能卡模塊進(jìn)行相應(yīng)認(rèn)證和密鑰算法進(jìn)行 解密與儲(chǔ)存。在讀寫(xiě)器與數(shù)據(jù)庫(kù)管理計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，數(shù)據(jù)都是通過(guò)智能卡模 塊進(jìn)行相應(yīng)身份認(rèn)證和密鑰比較后才能進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，從而有效地增強(qiáng)了讀寫(xiě)器的信
息存儲(chǔ)與通信安全性。其中所述的射頻模塊與單片機(jī)控制處理單元相連。讀寫(xiě)器通過(guò)射頻模塊與遠(yuǎn)距離 射頻標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。無(wú)線通信采用的工作頻段可以為ISM頻段，即315MHz, 434MHz，或915MHz，或2.4GHz，或5.8GHz。其中所述的通信接口與單片機(jī)控制處理單元相連，其可以提供多種電氣標(biāo)準(zhǔn)的接 口如(USB\RS232\RS485\LAN),其主要由相關(guān)接口標(biāo)準(zhǔn)的芯片構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)同數(shù)據(jù)庫(kù) 管理計(jì)算機(jī)通信等功能。其中所述的電源模塊是一個(gè)AC-DC轉(zhuǎn)化模塊實(shí)現(xiàn)交流轉(zhuǎn)化直流功能，為讀寫(xiě)器 提供符合指標(biāo)的電源。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果1) 本發(fā)明通過(guò)在現(xiàn)有的標(biāo)簽或讀寫(xiě)器中嵌入智能卡模塊，并且標(biāo)簽或讀寫(xiě)器的控制 處理單片機(jī)通過(guò)IS07816標(biāo)準(zhǔn)接口能對(duì)智能卡模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)操作，使智能卡模塊 成為標(biāo)簽或讀寫(xiě)器內(nèi)部安全的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、數(shù)據(jù)加密與解密、認(rèn)證算法等安全 功能的載體，從而有效地增強(qiáng)了有源射頻識(shí)別系統(tǒng)標(biāo)簽和讀寫(xiě)器的信息存儲(chǔ)與信 息通信的安全性和兼容性；2) 本發(fā)明中采用了信息存儲(chǔ)的智能卡模塊和智能標(biāo)簽分離的"機(jī)卡分離"技術(shù)，智 能卡模塊與智能標(biāo)簽在信息輸入時(shí)不具有關(guān)聯(lián)性，標(biāo)簽信息可以由系統(tǒng)級(jí)用戶單 獨(dú)輸入智能卡模塊中，智能標(biāo)簽的本身無(wú)法更改標(biāo)識(shí)，極大的提高了系統(tǒng)安全性；3) 在人員射頻識(shí)別領(lǐng)域，由于卡和智能標(biāo)簽設(shè)備可以分離，在系統(tǒng)構(gòu)建時(shí)，可以只 為所有人員發(fā)放智能卡模塊，同時(shí)配備滿足系統(tǒng)需要數(shù)量的智能標(biāo)簽卡套，在射 頻識(shí)別區(qū)域內(nèi)使用射頻識(shí)別時(shí)再將智能卡模塊插入到智能標(biāo)簽中，這樣就做到了 一機(jī)對(duì)多卡；相比與為所有人員配發(fā)普通的標(biāo)簽而言，"機(jī)卡分離"的方案可以大 大降低系統(tǒng)成本；4) 由于智能標(biāo)簽中的智能卡模塊不僅存有標(biāo)識(shí)信息還可以存有完整的過(guò)程數(shù)據(jù)信 息，這意味這不僅可以采用遠(yuǎn)距離射頻讀寫(xiě)器讀取標(biāo)簽信息，還可以通過(guò)智能卡 讀寫(xiě)器的方式讀寫(xiě)標(biāo)簽信息，大大提高了系統(tǒng)兼容性、數(shù)據(jù)讀取的靈活性和可靠 性；5) 鍵盤(pán)輸入和液晶屏顯示的加入不僅可以進(jìn)行傳統(tǒng)的固定標(biāo)簽信息的射頻識(shí)別，還 可以進(jìn)行由持標(biāo)簽用戶自行產(chǎn)生的標(biāo)識(shí)的射頻識(shí)別，這提高了射頻識(shí)別系統(tǒng)本身 的靈活性，適用性并大大擴(kuò)展了系統(tǒng)性能。


圖1是本發(fā)明增強(qiáng)有源射頻識(shí)別系統(tǒng)信息安全裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖2是本發(fā)明智能標(biāo)簽結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖3是本發(fā)明智能讀寫(xiě)器結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖4是本發(fā)明系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的示意圖；圖5是本發(fā)明所述的智能標(biāo)簽部分電路實(shí)施例原理圖； 圖6是本發(fā)明所述的智能讀寫(xiě)器電路實(shí)施例原理圖。
具體實(shí)施方式
下面主要結(jié)合附圖l-6所示的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)、智能標(biāo)簽和讀寫(xiě)器的結(jié)構(gòu)和 原理等圖，對(duì)本發(fā)明的增強(qiáng)有源射頻識(shí)別系統(tǒng)信息安全與兼容性的方法及實(shí)現(xiàn)設(shè)備和 系統(tǒng)進(jìn)一步地詳盡闡述。本發(fā)明的增強(qiáng)有源射頻識(shí)別系統(tǒng)信息安全與兼容的方法具體實(shí)現(xiàn)如圖l所示，其 中標(biāo)簽1嵌入了智能卡或智能卡芯片(即智能卡模塊)3，并且通過(guò)IS07816標(biāo)準(zhǔn)接 口 6同標(biāo)簽1的控制處理單元2進(jìn)行電連接，使智能卡或智能卡芯片3成為標(biāo)簽1內(nèi) 部的安全的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、數(shù)據(jù)加密與解密、認(rèn)證算法等安全功能的載體。其中讀寫(xiě) 器7嵌入了智能卡或智能卡芯片(即智能卡模塊)10，并且通過(guò)IS07816標(biāo)準(zhǔn)接口 12 同讀寫(xiě)器7的控制處理單元11進(jìn)行電連接，使智能卡或智能卡芯片10成為讀寫(xiě)器7 內(nèi)部安全的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、數(shù)據(jù)加密與解密、認(rèn)證算法等安全功能的載體。當(dāng)標(biāo)簽1 或讀寫(xiě)器7通過(guò)IS07816標(biāo)準(zhǔn)的接口 6或12對(duì)智能卡或智能卡芯片3或10內(nèi)部數(shù)據(jù) 進(jìn)行存取操作時(shí)，必須通過(guò)認(rèn)證算法和密鑰等安全手段檢測(cè)，只能在有效的授權(quán)下進(jìn) 行授權(quán)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)操作，在非法授權(quán)和授權(quán)范圍外都無(wú)法對(duì)存儲(chǔ)單元操作，從而有 效地增強(qiáng)了有源射頻識(shí)別系統(tǒng)標(biāo)簽1和讀寫(xiě)器7的信息存儲(chǔ)的安全性。當(dāng)標(biāo)簽1與讀 寫(xiě)器7進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，無(wú)論在標(biāo)簽1傳輸數(shù)據(jù)給讀寫(xiě)器7，或者讀寫(xiě)器7質(zhì)詢標(biāo)簽1 的時(shí)候，通過(guò)無(wú)線射頻電波進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)都是通過(guò)內(nèi)部的智能卡或智能卡芯片3或10 進(jìn)行對(duì)稱性加密算法或非對(duì)稱性加密算法過(guò)的密文數(shù)據(jù)17，標(biāo)簽1或讀寫(xiě)器7在收到 密文17后再將數(shù)據(jù)通過(guò)智能卡或智能卡芯片3或10進(jìn)行相應(yīng)認(rèn)證和密鑰算法進(jìn)行解 密與儲(chǔ)存，在無(wú)線射頻通信中，非授權(quán)的讀寫(xiě)器很難截取密文數(shù)據(jù)、第三方很難阻塞 或者欺騙數(shù)據(jù)通信、非法向標(biāo)簽發(fā)送數(shù)據(jù)，從而有效地增強(qiáng)了有源射頻識(shí)別系統(tǒng)標(biāo)簽 1和讀寫(xiě)器7的信息通信的安全性與兼容性。本發(fā)明的智能標(biāo)簽27的具體結(jié)構(gòu)如圖2所示，其包括單片機(jī)控制處理單元19、 射頻模塊20、天線單元21、卡座或焊盤(pán)22、智能卡或智能卡芯片(即智能卡模塊) 23、鍵盤(pán)輸入單元24、液晶屏顯示單元25和電池26，其具體的控制單元、射頻模塊 及智能卡模塊接口電路原理的一種實(shí)施例如圖5所示。該射頻識(shí)別智能標(biāo)簽27與讀 寫(xiě)器7、智能卡讀寫(xiě)器28構(gòu)成完整的射頻識(shí)別系統(tǒng)，如圖4所示的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框圖。智能卡或智能卡芯片(即智能卡模塊)23是帶有數(shù)據(jù)加密微處理器的雙界面或單 界面接觸式智能卡模塊，其采用的增強(qiáng)安全性與兼容性的方法如上所述，在此不再贅 述。智能卡模塊23可以被智能卡讀寫(xiě)器28進(jìn)行初始化并寫(xiě)入或者讀出操作30智能 卡或智能卡芯片內(nèi)的信息。智能卡模塊23被初始化后，可以將其存儲(chǔ)單元分為標(biāo)識(shí) 區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)等。標(biāo)識(shí)區(qū)存入標(biāo)簽27編碼或基本信息，這些都是只讀數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)區(qū)存 入智能標(biāo)簽27使用中的過(guò)程數(shù)據(jù)，這些是可讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，如標(biāo)簽27本身的操作數(shù)據(jù)， 與讀寫(xiě)器7的進(jìn)行遠(yuǎn)距離讀寫(xiě)操作29的通信數(shù)據(jù)等。其中鍵盤(pán)輸入單元24和液晶屏 顯示單元25分別與單片機(jī)控制處理單元19相連。通過(guò)鍵盤(pán)可以實(shí)現(xiàn)輸入功能，通過(guò) 液晶屏可以實(shí)現(xiàn)顯示功能。其中射頻模塊20與單片機(jī)控制處理單元19相連。智能標(biāo) 簽27通過(guò)射頻模塊20與遠(yuǎn)距離射頻讀寫(xiě)器7進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的讀寫(xiě)操作29。無(wú)線通信 采用的工作頻段為ISM頻段,即315MHz, 434MHz，或915MHz，或2. 4GHz，或5.8GHz。本發(fā)明的智能讀寫(xiě)器7的具體結(jié)構(gòu)如圖3所示，其包括控制處理單元11、射頻模 塊9、天線單元8、卡座或焊盤(pán)18、智能卡或智能卡芯片(即智能卡模塊)10、通信 接口 (USB\RS232\RS485\LAN) 14、電源模塊13及IS07816標(biāo)準(zhǔn)電氣連接12等部分 構(gòu)成，其具體的控制單元、射頻模塊、電源模塊、智能卡模塊及通信接口電路原理圖 的一種實(shí)施例如圖6所示。其實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽27的讀寫(xiě)操作與信息通信17，同數(shù)據(jù)庫(kù)管 理計(jì)算機(jī)通信15等功能。該讀寫(xiě)器7與智能標(biāo)簽27、智能卡讀寫(xiě)器28構(gòu)成完整的射 頻識(shí)別系統(tǒng)，如圖4所示。智能卡或智能卡芯片(即智能卡模塊)10是帶有數(shù)據(jù)加密微處理器的雙界面或單 界面接觸式智能卡模塊，其采用的增強(qiáng)安全性與兼容性的方法如上所述，在此不再贅 述。智能卡模塊10可以被智能卡讀寫(xiě)器28進(jìn)行初始化并寫(xiě)入或者讀出操作30智能 卡或智能卡芯片內(nèi)的信息，在操作過(guò)程中主要實(shí)現(xiàn)授權(quán)認(rèn)證和數(shù)據(jù)的加密與解密，其 中射頻模塊9與控制處理單元11相連。讀寫(xiě)器7通過(guò)射頻模塊9與遠(yuǎn)距離射頻標(biāo)簽
27進(jìn)行遠(yuǎn)距離讀寫(xiě)操作29的數(shù)據(jù)通信。無(wú)線通信采用的工作頻段為ISM頻段，即 315MHz， 434MHz，或915MHz，或2.4GHz，或5.8GHz。 其中通信接口14與控制 處理單元ll相連，其可以提供多種電氣標(biāo)準(zhǔn)的接口如(USB\RS232\RS485\LAN)，其 主要由相關(guān)接口標(biāo)準(zhǔn)的芯片構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)同數(shù)據(jù)庫(kù)管理計(jì)算機(jī)通信15等功能。其中電 源模塊13是一個(gè)AC-DC轉(zhuǎn)化模塊實(shí)現(xiàn)交流轉(zhuǎn)化直流功能，為讀寫(xiě)器7提供符合指標(biāo) 的電器。
本發(fā)明的具體工作方式如下所述
1) 智能卡或智能卡芯片(即智能卡模塊)23或10通過(guò)卡座或焊盤(pán)的方式內(nèi)嵌于智 能標(biāo)簽27或讀寫(xiě)器7內(nèi)部，智能卡模塊23或10可以從智能標(biāo)簽27或讀寫(xiě)器7 中取出或者插入；2) 智能卡模塊23或10被智能卡讀寫(xiě)器28進(jìn)行初始化，將其分為標(biāo)識(shí)區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)， 并且將標(biāo)識(shí)信息寫(xiě)入智能卡模塊23或10的標(biāo)識(shí)區(qū)；3) 智能標(biāo)簽27或讀寫(xiě)器7的控制單元19或11，通過(guò)IS07816標(biāo)準(zhǔn)接口和相應(yīng)的權(quán) 限和密鑰可以讀取智能卡模塊內(nèi)的標(biāo)識(shí)信息，并將該標(biāo)識(shí)信息作為智能標(biāo)簽27 或讀寫(xiě)器7的標(biāo)識(shí)信息，提高了系統(tǒng)信息存儲(chǔ)安全性；4) 智能標(biāo)簽27和讀寫(xiě)器7通過(guò)射頻模塊單元20或9可以相互通信，其無(wú)線射頻電 波中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都是通過(guò)內(nèi)部的智能卡模塊加密的密文數(shù)據(jù)17，接收方收到的數(shù) 據(jù)密文17必須通過(guò)智能卡模塊23或10進(jìn)行相應(yīng)認(rèn)證和密鑰算法進(jìn)行解密與儲(chǔ) 存，提高了系統(tǒng)信息通信的安全性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了高安全要求的射頻識(shí)別、跟蹤、 定位、管理等功能；5) 智能標(biāo)簽27通過(guò)鍵盤(pán)輸入單元24和液晶屏顯示單元25可以與讀卡器7進(jìn)行數(shù)據(jù) 交互通信，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了智能標(biāo)簽27與讀卡器間7的實(shí)時(shí)交互控制和交互數(shù)據(jù)傳輸 等智能化功能；6) 智能標(biāo)簽通過(guò)鍵盤(pán)輸入單元24和液晶屏顯示單元25也可以通過(guò)權(quán)限設(shè)定來(lái)讀取 和寫(xiě)入智能標(biāo)簽27內(nèi)的特定信息；7) 智能標(biāo)簽27或讀寫(xiě)器7的單片機(jī)控制處理單元19或11可以通過(guò)IS07816標(biāo)準(zhǔn)接 口把步驟(4)中的數(shù)據(jù)寫(xiě)入智能卡模塊23或10的數(shù)據(jù)區(qū)域中；8) 通過(guò)智能卡讀寫(xiě)器28可以讀取標(biāo)簽27或讀寫(xiě)器7內(nèi)的智能卡23或10中數(shù)據(jù)區(qū) 域里記錄的過(guò)程數(shù)據(jù)，或通過(guò)智能卡讀寫(xiě)器28的通信接口將其智能卡模塊23或
10的數(shù)據(jù)上傳給數(shù)據(jù)管理計(jì)算機(jī)，從而提高了系統(tǒng)兼容性。上述內(nèi)容，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用于限制本發(fā)明的實(shí)施方案，本領(lǐng)域 普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的主要構(gòu)思和精神，可以十分方便地進(jìn)行相應(yīng)的變通或修 改，故本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書(shū)所要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、 一種增強(qiáng)有源射頻識(shí)別系統(tǒng)信息安全與兼容性的方法，其特征在于通過(guò) 在現(xiàn)有的標(biāo)簽或讀寫(xiě)器中嵌入智能卡模塊，該智能卡模塊同標(biāo)簽或讀寫(xiě)器的控制 處理單片機(jī)進(jìn)行電氣連接，使智能卡模塊成為標(biāo)簽或讀寫(xiě)器內(nèi)部安全的數(shù)據(jù)載體，所述的標(biāo)簽或讀寫(xiě)器對(duì)智能卡模塊內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行存取操作時(shí)，必須通過(guò)認(rèn)證 算法和密鑰的安全手段檢測(cè)，只能在有效的授權(quán)下進(jìn)行授權(quán)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)操作， 并且智能卡模塊提供與智能IC卡讀寫(xiě)器的數(shù)據(jù)接口 。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的智能卡模塊是帶有微處理器和存 儲(chǔ)器的集成電路模塊，也即智能卡或智能卡芯片，具有存儲(chǔ)、加密及數(shù)據(jù)處理能 力。
3、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于包括如下流程1) 智能卡模塊通過(guò)卡座的方式內(nèi)嵌于智能標(biāo)簽或讀寫(xiě)器內(nèi)部，智能卡 模塊可以從智能標(biāo)簽或讀寫(xiě)器中取出或者插入，智能卡模塊也可以 采用一次性焊接的方式，通過(guò)焊盤(pán)固化在智能標(biāo)簽內(nèi)部；2) 智能卡模塊被其讀寫(xiě)器進(jìn)行初始化，將其分為標(biāo)識(shí)區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)，并 且將標(biāo)識(shí)信息寫(xiě)入智能卡模塊的標(biāo)識(shí)區(qū)；3) 智能標(biāo)簽或讀寫(xiě)器的單片機(jī)通過(guò)卡座或者焊盤(pán)與智能卡模塊相連， 通過(guò)IS07816標(biāo)準(zhǔn)接口和相應(yīng)的權(quán)限和密鑰可以讀取智能卡模塊內(nèi) 的標(biāo)識(shí)信息，并將該標(biāo)識(shí)信息作為智能標(biāo)簽或讀寫(xiě)器的標(biāo)識(shí)信息；4) 智能標(biāo)簽和讀寫(xiě)器通過(guò)射頻模塊單元可以相互通信，其無(wú)線射頻電波中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都是通過(guò)內(nèi)部的智能卡模塊加密的密文數(shù)據(jù)，接收方收到的數(shù)據(jù)密文必須通過(guò)智能卡模塊進(jìn)行相應(yīng)認(rèn)證和密鑰算法進(jìn) 行解密與儲(chǔ)存；5) 智能標(biāo)簽通過(guò)鍵盤(pán)輸入單元和液晶屏顯示單元可以與讀卡器進(jìn)行數(shù) 據(jù)交互通信，實(shí)現(xiàn)智能標(biāo)簽與讀卡器間的實(shí)時(shí)交互控制和交互數(shù)據(jù) 傳輸功能；6) 智能標(biāo)簽通過(guò)鍵盤(pán)輸入單元和液晶屏顯示單元也可以通過(guò)權(quán)限設(shè)定 來(lái)讀取和寫(xiě)入智能標(biāo)簽內(nèi)的特定信息； 7) 智能標(biāo)簽或讀寫(xiě)器的單片機(jī)控制處理單元通過(guò)IS07816標(biāo)準(zhǔn)接口把 步驟(4)中的數(shù)據(jù)寫(xiě)入智能卡模塊的數(shù)據(jù)區(qū)域中；8) 通過(guò)智能卡讀寫(xiě)器讀取標(biāo)簽或讀寫(xiě)器內(nèi)的智能卡模塊中數(shù)據(jù)區(qū)域里 記錄的過(guò)程數(shù)據(jù)，或通過(guò)讀寫(xiě)器的通信接口將其智能卡模塊的數(shù)據(jù) 上傳給數(shù)據(jù)管理計(jì)算機(jī)，這種方式可以實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)與智能IC卡讀寫(xiě) 設(shè)備的兼容。
4、 一種使用權(quán)利要求1-3中任一方法的有源射頻識(shí)別系統(tǒng)，其包括具有智 能卡模塊的標(biāo)簽和具有智能卡模塊的讀寫(xiě)器，所述標(biāo)簽與所述讀寫(xiě)器可以進(jìn)行遠(yuǎn) 距離的射頻通信。
5、 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的智能卡模塊是智能卡或智 能卡芯片。
6、 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于所述標(biāo)簽包括單片機(jī)控制處理單 元、射頻模塊、天線單元、卡座或焊盤(pán)、智能卡或智能卡芯片、鍵盤(pán)輸入單元、 液晶屏顯示單元和電池。
7、 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于所述讀寫(xiě)器包括單片機(jī)控制處理 單元、射頻模塊、天線單元、卡座或焊盤(pán)、智能卡或智能卡芯片、通信接口和電 源模塊。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在現(xiàn)有的射頻識(shí)別系統(tǒng)基礎(chǔ)上嵌入高安全性、高兼容性、可重用性好、低成本的智能卡模塊的方法，以及采用這種方法實(shí)現(xiàn)的智能化標(biāo)簽、讀寫(xiě)器和射頻識(shí)別系統(tǒng)。增強(qiáng)有源射頻識(shí)別系統(tǒng)的信息安全性與兼容性，進(jìn)一步增強(qiáng)標(biāo)簽與讀寫(xiě)器之間的無(wú)線射頻數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性和兼容性，從而使有源射頻識(shí)別產(chǎn)品具有較高的信息安全機(jī)制，可以在識(shí)別、跟蹤和管理以及需要有較高信息安全等級(jí)的場(chǎng)合應(yīng)用；同時(shí)射頻識(shí)別標(biāo)簽與讀寫(xiě)器具有標(biāo)準(zhǔn)、靈活的數(shù)據(jù)接口，從而提高系統(tǒng)的兼容性。
文檔編號(hào)G06K17/00GK101122960SQ20071012110
公開(kāi)日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2007年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月30日
發(fā)明者樊明延 申請(qǐng)人:樊明延;趙雪峰;楊 帆